Устройство для подразряда электрических батарей

Полезная модель относится к области техники преобразования электрической энергии и может быть использована в системах подзаряда электрических батарей малой мощности. За счет подключения разделительного конденсатора 1, выпрямительного элемента 2, электрической батареи 3, биполярного транзистора n-р-n типа 4, резистора 5 и R-C цепочки 6 и 7 с возможностью теплопроводного соединения корпусов батареи и транзистора увеличивается срок службы электрической батареи за счет исключения чрезмерного разогрева ее электролита.

Полезная модель относится к области техники преобразования электрической энергии и может быть использована в системах подзаряда электрических батарей малой мощности.

Известно устройство для заряда аккумуляторов, в том числе и электрических батарей, содержащее выпрямительный элемент, низкочастотный фильтр и электрическую батарею [1]. Недостаток известного устройства состоит в его низких эксплутационных свойствах. Во время подзаряда электрической батареи происходит интенсивный ее износ из-за воздействия постоянной составляющей заряжаемого электрического тока.

Наиболее близким к предлагаемому известным устройством является зарядное устройство, содержащее выпрямительный элемент, разделительный конденсатор и электрическую батарею, один вывод которой подключен к выводу «-» выпрямительного элемента, разнополярные вводы переменного тока которого подключены через разделительный конденсатор к разнополярным клеммам сети переменного тока промышленной частоты [2]. Кроме того, другой вывод электрической батареи подключен к выводу «+» выпрямительного элемента. Пульсирующие составляющие постоянного тока заряжают электрическую батарею.

Недостаток прототипа состоит в том, что в процессе подзаряда электрической батареи происходит ее преждевременный износ из-за негативного воздействия чрезмерно большого зарядного тока, который разогревает электролит батарей.

Целью полезной модели является продление срока службы электрической батареи за счет уменьшения износа (истощения) химических носителей электрического тока электрической батареи во время ее подзаряда путем автоматического терморегулирования тока подзаряда.

Поставленная цель достигается тем, что, кроме выпрямительного элемента, разделительного конденсатора и электрической батареи, один вывод которой подключен к выводу «-» выпрямительного элемента, разнополярные вводы переменного тока которого подключены через разделительный конденсатор к разнополярным клеммам сети переменного тока промышленной частоты, предлагаемое устройство для подзаряда электрических батарей содержит резистор, R-C цепочку и биполярный транзистор n-р-n типа, коллектор которого подключен к выводу «+» выпрямительного элемента непосредственно, а база и эмиттер биполярного транзистора n-р-n типа подключены соответственно через резистор и через R-C цепочку к другому выводу электрической батареи, теплопроводный корпус которой соединен с теплопроводным корпусом биполярного транзистора n-р-n типа.

Новизна предложенного устройства для подзаряда электрических батарей состоит в том, что оно содержит резистор, R-C цепочку и биполярный транзистор n-р-n типа, коллектор которого подключен к выводу «+» выпрямительного элемента непосредственно, а база и эмиттер биполярного транзистора n-р-n типа подключены соответственно через резистор и через R-C цепочку к другому выводу электрической батареи, теплопроводный корпус которой соединен с теплопроводным корпусом биполярного транзистора n-р-n типа, за счет чего продлевается срок службы электрической батареи путем автоматической терморегуляции тока подзаряда.

Электрическая схема предлагаемого устройства для подзаряда электрических батарей изображена на чертеже, где обозначено: 1-разделительный конденсатор; 2-выпрямительный элемент; 3-электрическая батарея; 4-биполярный транзистор n-р-n типа; 5-резистор; 6-R-C цепочка.

В исходном положении на чертеже показано, что разнополярные клеммы сети переменного тока промышленной частоты подключены через разделительный конденсатор 1 к разнополярным вводам выпрямительного элемента 2, вывод «-» которого соединен с одним выводом электрической батареи 3 непосредствено, а вывод «+» выпрямительного элемента 2 подключен через коллекторный базовый переход биполярного транзистора 4 и резистор 5 к другому выводу электрической батареи 3, который соединен с эмиттером биполярного транзистора 4 через R-C цепочку 6 и 7. Теплопроводный корпус биполярного транзистора 4 непосредственно соприкасается с теплопроводным корпусом электрической батареи 3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Напряжение переменного тока промышленной частоты через разделительный конденсатор 1, который не пропускает постоянную составляющую переменного тока, подается на разнополярные вводы выпрямительного элемента 2. Выпрямленный постоянный ток протекает через открытый биполярный транзистор 4, резистор 5 и электрическую батарею 3, подзаряжая ее. С помощью R-C цепочки 6 и 7 устанавливается рабочая точка на статической выходной характеристике биполярного транзистора 4, соответствующая открытому состоянию этого транзистора 4.

Во время подзаряда электрической батареи 3 происходит ее нежелательный разогрев, который приводит к преждевременному ее износу. В предлагаемом устройстве нежелательное тепло батареи 3 через ее теплопроводный корпус передается на теплопроводный корпус биполярного транзистора 4, который при нагревании до 40-50°С уменьшает протекающий через него ток, обеспечивая автоматическую терморегуляцию подзарядного тока. В отличие от униполярных (полевых) транзисторов предлагаемый биполярный транзистор имеет большую температурную зависимость своей работы. При уменьшении зарядного тока электрическая батарея 3 остывает.

Промышленная применимость предлагаемого устройства для подзаряда электрических батарей достигается тем, что в нем использованы стандартные функциональные блоки и электрические элементы, рассмотренные в прототипе [2], по своему прямому функциональному назначению. Новые конструктивные признаки: резистор 5, R-C цепочку 6 и 7 и биполярный транзистор 4 n-p-n типа известны, являются стандартными электрическими элементами и рассмотрены в [3].

Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, продлевается не менее чем на 29% срок службы электрической батареи за счет исключения чрезмерного перегрева ее электролита зарядным током путем автоматического его термостатирования на величину, равную

где - максимальный (амплитудный) ток подзаряда;

I₀=номинальный (рабочий) ток подзаряда, например, 1А.

Источники информации:

1. Эксплуатация аккумуляторных батарей. Под ред. Г.И.Иванова, Л.: ВАС им. М.С.Буденного, 1987 г., с.68, (аналог).

2. Зарядное устройство ЗУ-3. Техническое описание и паспорт ЯЕ 3.215.007. ПС, п/я Г-4158, 1988 г. (прототип).

3. Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. Под ред. В.Н.Дулина и М.С.Жука, М.: Энергия, 1977, с.260-265.

Устройство для подзаряда батарей, содержащее выпрямительный элемент, разделительный конденсатор и электрическую батарею, один вывод которой подключен к выводу «-» выпрямительного элемента, разнополярные вводы переменного тока которого подключены через разделительный конденсатор к разнополярным клеммам сети переменного тока промышленной частоты, отличающееся тем, что содержит резистор, R-C цепочку и биполярный транзистор n-p-n типа, коллектор которого подключен к выводу «+» выпрямительного элемента непосредственно, а база и эмиттер биполярного транзистора n-p-n типа подключены соответственно через резистор и через R-C цепочку к другому выводу электрической батареи, теплопроводный корпус которой соединен с теплопроводным корпусом биполярного транзистора n-p-n типа.